[發明專利]一種兩輪非同軸自平衡移動機器人

有效

• 申請號: 201710481450.0
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN109229260B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 楊根;李冰清;張弓;侯至丞;王衛軍;梁松松;梁濟民;李亞鋒;邱金鳳;韓彰秀
• 申請（專利權）人: 廣州中國科學院先進技術研究所;深圳市中科德睿智能科技有限公司
• 主分類號: B62K11/00
• 分類號: B62K11/00;B62D37/06;B62D6/00;B62D137/00
• 代理公司: 廣州容大知識產權代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本發明公開了一種兩輪非同軸自平衡移動機器人，包括避障模塊、轉向模塊、前輪模塊、車身模塊、平衡模塊、電氣模塊、后輪模塊；避障模塊實時檢測兩輪非同軸自平衡移動機器人行駛過程中的路況，通過轉向模塊控制前輪模塊左右轉向，達到避開行駛過程中障礙物的目的，后輪模塊在行駛過程中給整體提供驅動，電氣模塊為兩輪非同軸自平衡移動機器人提供電氣控制，平衡模塊實時檢測車身模塊偏轉情況并及時做出調節，使整體在行駛過程中保持平衡狀態。本發明通過雙飛輪陀螺效應控制一定負載的兩輪自平衡移動機器人主體部分能夠自動保持平衡狀態，具有一定抗沖擊能力，能有效避開障礙物。

技術領域

本發明涉及移動機器人技術領域，具體涉及一種兩輪非同軸自平衡移動機器人。

背景技術

目前，輪式同軸移動機器人具有結構簡單、成本低、能量利用率高等特點，是機器人研究的重要方向之一。但是輪式同軸移動機器人工作過程中可能會遇到道路狹窄、空間有限、路況復雜等情況，因此，兩輪前、后排布的非同軸自平衡機器人應運而生。前、后排布的非同軸兩輪自平衡機器人大大減少占用空間，可以自動修正車身傾斜角度，使之受到一定沖擊后能迅速回到平衡狀態，適合在路況復雜及狹窄的路面上行駛?，F有的自平衡技術包括前輪轉向法、重心調整法、反作用力矩法，但因地形、自身結構等制約，有反應速度慢和抗沖擊能力弱等缺點。

發明內容

有鑒于此，為了實現兩輪非同軸自平衡移動機器人在負載一定重物的情況下，受到一定沖擊力可以快速自動恢復平衡狀態，本發明提供一種基于雙飛輪陀螺效應的兩輪非同軸自平衡移動機器人。該兩輪機器人在顛簸路面行駛或受到一定沖擊力側向產生一定傾角時，由姿態傳感器實時檢測其側向傾斜角度，再通過控制系統令偏轉電機帶動高速旋轉的飛輪以一定的角速度偏轉，產生抵抗傾斜的修正力矩，從而調節兩輪機器人快速達到平衡狀態。

本發明通過以下技術手段解決上述問題：

一種兩輪非同軸自平衡移動機器人，包括避障模塊、轉向模塊、前輪模塊、車身模塊、平衡模塊、電氣模塊、后輪模塊；轉向模塊分別與避障模塊、前輪模塊連接，車身模塊分別與前輪模塊、后輪模塊連接，電氣模塊分別與避障模塊、轉向模塊、平衡模塊、后輪模塊電連接；平衡模塊和電氣模塊設置在車身模塊內部；

避障模塊實時檢測兩輪非同軸自平衡移動機器人行駛過程中的路況，通過轉向模塊控制前輪模塊左右轉向，達到避開行駛過程中障礙物的目的，后輪模塊在行駛過程中給整體提供驅動，電氣模塊為兩輪非同軸自平衡移動機器人提供電氣控制，平衡模塊實時檢測車身模塊偏轉情況并及時做出調節，使整體在行駛過程中保持平衡狀態。

進一步地，所述車身模塊由左側板、右側板、前擋板、后擋板、踏板、底板組成整體模型框架，立柱設置在前擋板內側，起支撐固定連接作用，兩個風扇分別裝于左側板、右側板上，用于整車運行過程中散熱。

進一步地，所述車身模塊底部設置有腳輪。

進一步地，平衡模塊和電氣模塊用隔板隔開，隔板固定于底板上。

進一步地，所述轉向模塊包括舵機、短同步帶、舵機同步輪、上面板、頭罩、轉向同步輪，舵機通過舵機同步輪和短同步帶帶動轉向同步輪轉動，前輪模塊中的前輪總成隨著轉向同步輪轉動控制整車方向，避障模塊中的視覺攝像頭固定于上面板之上，檢測整車在運行過程中遇到的障礙物并實時做出反饋。

進一步地，所述電氣模塊中，強電電池和弱電電池固定于底板上，電路板和控制器固定于電氣支板上，電氣支板通過柱體固定于底板上。

進一步地，所述控制器為樹莓派。